本發(fā)明涉及隧道襯砌構(gòu)造，特別涉及一種運用于地下水發(fā)育的硬質(zhì)巖隧道或巖溶地區(qū)的分離式可維修隧道襯砌構(gòu)造。

背景技術：

進入二十一世紀來，隨著我國鐵路建設高速發(fā)展，時速200km以上高標準雙線鐵路修建越來越多，特別在西部山區(qū)，線路展線受曲線半徑大、地形地質(zhì)條件復雜等多種因素的制約，隧道長度、規(guī)模迅速增加。特別在巖溶地區(qū)，由于巖溶及地下水發(fā)育具有復雜性、多樣性及無規(guī)律性等特點，長大隧道運營水害風險越來越高。

近年來，宜萬、滬昆、貴廣等高速鐵路隧道運營期間發(fā)生了若干起無砟道床變形、仰拱及填充隆起、襯砌邊墻(一般為邊墻基底至向上兩米范圍以內(nèi))開裂等水害事件，引起了鐵路設計、施工、建設和運營各方的高度重視。

傳統(tǒng)雙線隧道襯砌一般采用曲墻帶仰拱的襯砌結(jié)構(gòu)形式，仰拱上采用混凝土填充作為道床基礎，施工中仰拱與仰拱填充分開澆筑。隧道內(nèi)設置中心水溝+雙側(cè)水溝，中心水溝置于仰拱之上的填充體內(nèi)。地下水排放路徑為：圍巖→初期支護→排水盲管→側(cè)溝→橫向排水管→中心水溝，即隧道結(jié)構(gòu)周邊的水通過初期支護滲透經(jīng)由排水盲管引排進入隧道結(jié)構(gòu)本體之內(nèi)的中心水溝，最終排出洞外。傳統(tǒng)排水系統(tǒng)最大的缺陷在于：首先，中心水溝設于隧道結(jié)構(gòu)之內(nèi)，主要引排主要引排拱墻范圍的周邊地下水，隧道仰拱以下的積水無法有效引排。其次，在地基水力聯(lián)系緊密的區(qū)域，在連續(xù)降雨或暴雨天氣下，因地下水量驟增，傳統(tǒng)的排水體系往往無法及時引排至隧道結(jié)構(gòu)體內(nèi)的排水溝內(nèi)，從而引起地下水位急劇升高。在高水壓作用下，導致隧底仰拱或仰拱填充隆起。再次，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)環(huán)向排水盲管沿縱向每隔10m左右設置一道，由于種種原因部分地段排水盲管可能堵塞，一旦雨季，由于襯砌背后地下水不能及時排泄，水壓急劇升高，導致仰拱隆起、邊墻開裂。

因此，優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)及排水系統(tǒng)，保證排水通暢，減小甚至消除邊墻襯砌背后及隧底水壓，成為降低巖溶地區(qū)隧道水害風險，保證運營安全的迫切需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種分離式可維修隧道襯砌構(gòu)造，以有效避免雨洪季節(jié)地下水劇增但排泄能力不足造成邊墻結(jié)構(gòu)開裂破壞，增加襯砌結(jié)構(gòu)抗水壓及抗浮能力，減小雨洪季節(jié)地下水對襯砌結(jié)構(gòu)特別是隧底結(jié)構(gòu)的破壞風險。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

本發(fā)明的一種分離式可維修隧道襯砌構(gòu)造，包括由外而內(nèi)設置的拱墻初期支護結(jié)構(gòu)、防排水系統(tǒng)和襯砌結(jié)構(gòu)，其特征是：所述襯砌結(jié)構(gòu)包括拱部二次襯砌、邊墻框支結(jié)構(gòu)及填充墻，以及隧底樁板結(jié)構(gòu)；所述隧底樁板結(jié)構(gòu)包括鋪設于基底封閉層之上的底板，以及沿隧道縱向、橫向間隔設置的錨固樁，錨固樁的上端與底板固結(jié)；所述防排水系統(tǒng)的環(huán)向兩端引向設置在底板橫向兩側(cè)的縱向排水溝。

本發(fā)明的有益效果是，采用框架結(jié)構(gòu)作為拱部二次襯砌的承載結(jié)構(gòu)，替代傳統(tǒng)襯砌中邊墻二次襯砌模筑混凝土，既能節(jié)省混凝土，又有利于邊墻背后地下水排泄；框架內(nèi)設置由輕質(zhì)砌體材料砌筑的填充墻，不但可減小結(jié)構(gòu)自重，而且一旦某段邊墻后排水系統(tǒng)破壞、堵塞失效，便于局部拆換維修。隧底采用與拱墻分離的樁板結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“動靜荷載”分開，受力明晰，避免傳統(tǒng)襯砌中特別是由于仰拱底部存在地下水情況下在列車動荷載作用下對邊墻腳造成的疲勞擠壓破壞；隧底采用于樁板結(jié)構(gòu)，既能增加底板承載能力，也能增加隧底結(jié)構(gòu)抗水壓及抗浮能力；隧底采用底板結(jié)構(gòu)，其上不需施作混凝土填充體，有效避免了傳統(tǒng)曲墻帶仰拱襯砌由于地下水通過仰拱施工縫進入仰拱與仰拱填充縫隙間擠壓破壞填充體，導致軌道結(jié)構(gòu)破壞；隧底采用樁板結(jié)構(gòu)，開挖作業(yè)更方便，克服了傳統(tǒng)襯砌形式仰拱基礎開挖曲率不易控制導等問題；由于水溝排泄面位于底板下，始終能保證地下水的順暢排除而避免高水壓造成底板開裂隆起。

附圖說明

本說明書包括如下三幅附圖：

圖1是本發(fā)明一種分離式可維修隧道襯砌構(gòu)造的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A局部的放大圖；

圖3是沿圖1中I-I線的剖面圖。

圖中示出構(gòu)件、部位名稱及所對應標記：

拱墻初期支護結(jié)構(gòu)10、拱墻噴射混凝土層10a、拱墻鋼架10b、拱墻系統(tǒng)錨桿10c；基底封閉層11；防排水系統(tǒng)20、無紡土工布20a、環(huán)向排水盲管20b、防水板20c；泄水孔21、第二泄水孔22；拱部二次襯砌30、填充墻31、底板32；邊墻框支結(jié)構(gòu)40、框支基礎梁41、框支柱42、框支頂梁42；錨固樁50；縱向排水溝60。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

參照圖1，本發(fā)明的一種分離式可維修隧道襯砌構(gòu)造，包括由外而內(nèi)設置的拱墻初期支護結(jié)構(gòu)10、防排水系統(tǒng)20和襯砌結(jié)構(gòu)。所述襯砌結(jié)構(gòu)包括拱部二次襯砌30、邊墻框支結(jié)構(gòu)40及填充墻31，以及隧底樁板結(jié)構(gòu)，采用框架結(jié)構(gòu)作為拱部二次襯砌的承載結(jié)構(gòu)，替代傳統(tǒng)襯砌中邊墻二次襯砌模筑混凝土，既能節(jié)省混凝土，又有利于邊墻背后地下水排泄。

參照圖1，所述隧底樁板結(jié)構(gòu)包括鋪設于基底封閉層11之上的底板32，以及沿隧道縱向、橫向間隔設置的錨固樁50，錨固樁50的上端與底板32固結(jié)。隧底采用與拱墻分離的樁板結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“動靜荷載”分開，受力明晰，避免傳統(tǒng)襯砌中特別是由于仰拱底部存在地下水情況下在列車動荷載作用下對邊墻腳造成的疲勞擠壓破壞；隧底采用于樁板結(jié)構(gòu)，既能增加底板承載能力，也能增加隧底結(jié)構(gòu)抗水壓及抗浮能力。隧底采用底板結(jié)構(gòu)，其上不需施作混凝土填充體，有效避免了傳統(tǒng)曲墻帶仰拱襯砌由于地下水通過仰拱施工縫進入仰拱與仰拱填充縫隙間擠壓破壞填充體，導致軌道結(jié)構(gòu)破壞；隧底采用樁板結(jié)構(gòu)，開挖作業(yè)更方便，克服了傳統(tǒng)襯砌形式仰拱基礎開挖曲率不易控制導等問題；由于水溝排泄面位于底板下，始終能保證地下水的順暢排除而避免高水壓造成底板開裂隆起。

參照圖1，所述防排水系統(tǒng)20的環(huán)向兩端引向設置在底板32橫向兩側(cè)的縱向排水溝60，由于水溝排泄面位于底板下，始終能保證地下水的順暢排除而避免高水壓造成底板開裂隆起。

參照圖1、圖2，所述拱墻初期支護10包括拱墻系統(tǒng)錨桿10c、覆蓋拱墻圍巖的噴射混凝土層10a，噴射混凝土層10a內(nèi)可沿隧道開挖方向間隔布設拱墻鋼架10b。

參照圖1和圖3，所述邊墻框支結(jié)構(gòu)40作為拱部二次襯砌30的承載結(jié)構(gòu)，包括埋設于隧底基礎中沿隧道縱向設置的框支基礎梁41、沿隧道開挖方向間隔布設的框支柱42及沿隧道縱向設置且連接框支柱42頂?shù)目蛑ы斄?3。參照圖3，所述邊墻框支結(jié)構(gòu)40的框格內(nèi)設置由輕質(zhì)砌體材料砌筑的填充墻31，填充墻31底部沿隧道縱向間隔布設泄水孔21，填充墻31不但可減小結(jié)構(gòu)自重，而且一旦某段邊墻后排水系統(tǒng)破壞、堵塞失效，便于局部拆換維修。

參照圖1和圖2，所述排水系統(tǒng)20包括拱墻范圍鋪設的無紡土工布20a及拱墻范圍鋪設的防水板20c，以及沿隧道開挖方向間隔布設于無紡土工布20a與防水板20c間的環(huán)向排水盲管20b。所述環(huán)向排水盲管20b的兩端直接引至填充墻31泄水孔21處。參照圖1，所述縱向排水溝60靠底板32側(cè)沿隧道縱向間隔設置第二泄水孔22，第二泄水孔22位置位于底板32底面高程。

以上所述只是用圖解說明本發(fā)明一種分離式可維修隧道襯砌構(gòu)造的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請的專利范圍。